JP4370880B2 - Optical element manufacturing method, recording and / or reproducing apparatus, and optical microscope apparatus - Google Patents

Description

本発明は、近接場光を利用した光学素子の製造方法、このような光学素子を搭載した光学ヘッドを用いた記録及び／又は再生装置及び光学顕微鏡装置に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing an optical device using the near-field light, a recording and / or reproducing apparatus and an optical microscope apparatus using an optical head having an optical element mounted such as this.

近年、磁気ディスクや光ディスク等の記録媒体における記録密度の増加には著しいものがある。特に、光記録媒体の場合には、高記録密度化に対応して様々な記録再生方式が提案されている。例えば、ソリッド・イマージョン・レンズ（Solid Immersion Lens：以下、ＳＩＬと称する。）やソリッド・イマージョン・ミラー（Solid Immersion Mirror：以下、ＳＩＭと称する。）等を光学素子として用い、近接場（ニアフィールド）によるエバネッセント波を利用して、これまでの回折限界を超える高ＮＡでの再生を可能としている。   In recent years, there has been a remarkable increase in recording density in recording media such as magnetic disks and optical disks. In particular, in the case of optical recording media, various recording / reproducing systems have been proposed in response to higher recording densities. For example, a solid immersion lens (hereinafter referred to as SIL), a solid immersion mirror (hereinafter referred to as SIM) or the like is used as an optical element, and a near field (near field). By using the evanescent wave by, reproduction with a high NA exceeding the conventional diffraction limit is made possible.

しかしながら、光記録媒体において、１テラビット／インチ^２を超える記録密度を実現することは、物理的な制約のため非常に困難であると考えられている。特に、ＳＩＬの場合、半球レンズに集光される光ビームのスポット径は、λ／ＮＡ（λ：波長，ＮＡ：開口数）で決まり、レンズの高ＮＡ化や光ビームの短波長化を考えても、スポット径を１００ｎｍ以下まで低減することは困難である。 However, it is considered very difficult to achieve a recording density exceeding 1 terabit / inch ² in an optical recording medium due to physical limitations. In particular, in the case of SIL, the spot diameter of the light beam collected on the hemispherical lens is determined by λ / NA (λ: wavelength, NA: numerical aperture), and considering higher lens NA and shorter light beam wavelength. However, it is difficult to reduce the spot diameter to 100 nm or less.

一方、光記録媒体の記録密度の限界を超える方法として、近接場光学顕微鏡（Scanning Near-field Optical Microscope：以下、ＳＮＯＭと称する。）を用い、ナノメータオーダのドメインを記録再生する方法が提案されている。その中でも、特にＳＩＡＭ（Scanning Interferometric Apertureless Microscope）方式では、外部照明光の中に金属プローブ（ＡＦＭカンチレバー）を配置し、このプローブ周辺に生じる近接場光を用いた検出を行うことで、従来のＳＮＯＭに比べて、１ｎｍ程度の高分解能での検出を可能としている（例えば、非特許文献１，２を参照。）。   On the other hand, as a method of exceeding the recording density limit of an optical recording medium, a method of recording and reproducing a nanometer order domain using a scanning near-field optical microscope (hereinafter referred to as SNOM) has been proposed. Yes. In particular, in the SIAM (Scanning Interferometric Apertureless Microscope) system, a metal probe (AFM cantilever) is placed in the external illumination light, and detection using the near-field light generated around this probe is performed, so that the conventional SNOM is performed. Compared to the above, detection with a high resolution of about 1 nm is possible (for example, see Non-Patent Documents 1 and 2).

これらＳＮＯＭ技術は、いわゆる原子間力顕微鏡（Atomic Force Microscope：以下、ＡＦＭと称する。）をベースとした技術であり、このＡＦＭを用いるメモリにおいては、ＡＦＭチップ先端の接触摩耗や、カンチレバーの共振周波数等の機械的な理由から、データレートの高速化を実現することは困難である。また、ＡＦＭチップ先端の接触摩耗によって、検出感度が低下してしまうことから、ＡＦＭメモリの高信頼性を実現することは極めて困難である。   These SNOM technologies are based on a so-called atomic force microscope (hereinafter referred to as AFM), and in a memory using this AFM, contact wear at the tip of the AFM tip and the resonance frequency of the cantilever. For mechanical reasons such as these, it is difficult to increase the data rate. In addition, since the detection sensitivity is reduced due to contact wear at the tip of the AFM tip, it is extremely difficult to achieve high reliability of the AFM memory.

そこで、この問題を解決する方法として、レンズにプローブを埋め込むという方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。しかしながら、上記特許文献１には、半球状レンズの下面にトレンチ溝を形成し、このトレンチ溝にプローブ膜を埋め込むことによって、プローブを形成するという方法が提案されているものの、トレンチ溝の深さは、一般に数１０〜１００ｎｍ程度であり、この面に摺動摩耗が生じた場合、プローブの摩耗によって検出感度が低下してしまう。このため、光学素子の信頼性を確保することは非常に困難である。   Therefore, as a method for solving this problem, a method of embedding a probe in a lens has been proposed (see, for example, Patent Document 1). However, although Patent Document 1 proposes a method of forming a trench by forming a trench groove on the lower surface of a hemispherical lens and embedding a probe film in the trench groove, the depth of the trench groove is proposed. Is generally about several tens to 100 nm. When sliding wear occurs on this surface, the detection sensitivity decreases due to wear of the probe. For this reason, it is very difficult to ensure the reliability of the optical element.

特開２００１−２９７４７０号公報JP 2001-297470 A F.Zenhausern, M.P.O’Boyle, and H.K.Wickeramasinghe: Apertureless near-field optical microscope, Appl. Phys. Lett. 65 (13), 2 September 1994）F. Zenhausern, M.P.O’Boyle, and H.K.Wickeramasinghe: Apertureless near-field optical microscope, Appl. Phys. Lett. 65 (13), 2 September 1994) Y.Martin, S.Rshton, and H.K.Wickramasinghe: Optical data storage read out at 256 Gbits/sq.in, Appl.Phys.Lett.71 (1), 7 July 1997Y.Martin, S.Rshton, and H.K.Wickramasinghe: Optical data storage read out at 256 Gbits / sq.in, Appl.Phys.Lett.71 (1), 7 July 1997

そこで、本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、従来の光学系で集光される光ビームのスポットよりも微小なマークを検出し得ると共に、プローブの摩耗による影響を受けることなく、高分解能での検出が可能な光学素子を搭載した光学ヘッドを用いた記録及び／又は再生装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been proposed in view of such a conventional situation, and can detect a mark smaller than a spot of a light beam collected by a conventional optical system, and also by wear of a probe. It is an object of the present invention to provide a recording and / or reproducing apparatus using an optical head equipped with an optical element that can be detected with high resolution without being affected.

また、本発明は、そのような信頼性の高い光学素子を容易に作製可能であり且つ再現性に優れた光学素子の製造方法を提供することを目的とする。   It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing an optical element that can easily produce such a highly reliable optical element and has excellent reproducibility.

また、本発明は、そのような光学素子を搭載することによって、検出感度及び検出速度の大幅な向上を可能とした光学ヘッドを用いた記録及び／又は再生装置を提供することを目的とする。 Another object of the present invention is to provide a recording and / or reproducing apparatus using an optical head that can significantly improve detection sensitivity and detection speed by mounting such an optical element.

また、本発明は、そのような光学ヘッドを用いて、光記録媒体に対する信号の記録及び／又は再生を高密度に行うことを可能とした記録及び／又は再生装置を提供することを目的とする。   It is another object of the present invention to provide a recording and / or reproducing apparatus capable of recording and / or reproducing signals on an optical recording medium with high density using such an optical head. .

また、本発明は、そのような光学ヘッドを用いて、試料に対する観察を高分解能で行うことを可能とした光学顕微鏡装置を提供することを目的とする。   It is another object of the present invention to provide an optical microscope apparatus that can perform observation on a sample with high resolution using such an optical head.

本発明に係る光学素子の製造方法は、第１の光学ガラスの一主面上にプローブとなる膜を成膜した後に、各光学素子に対応した複数のプローブをリソグラフィ技術によりパターン形成するプローブ形成工程と、複数のプローブが形成された第１の光学ガラスと、この第１の光学ガラスと同質の第２の光学ガラスとを互いに突き合わされて接合される接合面の間に当該プローブが位置するように接合し、接合一体化された光学ガラスブロックを形成するブロック形成工程と、光学ガラスブロックに対して球面研磨加工を施すことによって、各光学素子毎に分割された球状のレンズ体を形成する球面研磨工程と、球状のレンズ体に対して平面研磨加工を施すことによって、接合面と直交する面をプローブの先端部が臨む位置まで平坦化し、この面を集光された光ビームの出射面とする半球状又は超半球状のレンズ体を形成する平面研磨工程とを有することを特徴としている。 The optical element manufacturing method according to the present invention includes a probe formation in which a film serving as a probe is formed on one main surface of a first optical glass, and then a plurality of probes corresponding to each optical element are patterned by a lithography technique. The probe is located between the bonding surface where the first optical glass on which the plurality of probes are formed and the second optical glass of the same quality as the first optical glass are abutted and bonded to each other. And forming a spherical lens body divided for each optical element by applying a spherical polishing process to the optical glass block. By subjecting the spherical polishing process and surface polishing to the spherical lens body, the surface orthogonal to the bonding surface is flattened to the position where the tip of the probe faces, and this surface It is characterized by having a surface polishing step of forming a hemispherical or hyper-hemispherical lens body and the exit surface of the collected light beam.

また、本発明に係る記録及び／又は再生装置は、近接場光を利用して光記録媒体に対する信号の記録及び／又は再生を行うものであり、光ビームを出射する光源と、光記録媒体に近接した状態で対向配置され、光源から出射された光ビームを集光させて光記録媒体の信号記録面に照射する光学ヘッドと、光記録媒体の信号記録面で反射された光ビームの光強度の変化を検出する光強度検出手段とを備える。また、光学ヘッドは、光源から出射された光ビームを集光させる対物レンズと、対物レンズにより集光される光ビームの光路中に配置された光学素子と、対物レンズ及び光学素子を支持する支持体とを備える。そして、光学素子は、第１のレンズ素子と第２のレンズ素子とが互いの接合面を突き合わせて接合されると共に、この接合面と直交する面を対物レンズにより集光された光ビームの出射面とするレンズ体と、第１のレンズ素子と第２のレンズ素子との間に配置されると共に、レンズ体の出射面に臨む先端部が当該レンズ体の出射面に集光される光ビームのスポットよりも小となるプローブとを備えることを特徴としている。   The recording and / or reproducing apparatus according to the present invention performs recording and / or reproduction of a signal on an optical recording medium using near-field light, and includes a light source that emits a light beam and an optical recording medium. An optical head that is disposed opposite to each other, condenses the light beam emitted from the light source and irradiates the signal recording surface of the optical recording medium, and the light intensity of the light beam reflected by the signal recording surface of the optical recording medium Light intensity detecting means for detecting a change in the light intensity. The optical head includes an objective lens for condensing the light beam emitted from the light source, an optical element disposed in the optical path of the light beam collected by the objective lens, and a support for supporting the objective lens and the optical element. With body. In the optical element, the first lens element and the second lens element are joined by abutting each other's joint surface, and the surface orthogonal to the joint surface is emitted by the objective lens. A light beam that is disposed between the lens body serving as a surface, the first lens element, and the second lens element, and whose front end facing the exit surface of the lens body is condensed on the exit surface of the lens body And a probe that is smaller than the spot.

また、本発明に係る光学顕微鏡装置は、近接場光を利用して試料の観察を行うものであり、光ビームを出射する光源と、試料と近接した状態で対向配置され、光源から出射された光ビームを集光させて試料の表面に照射する光学ヘッドと、試料の表面で反射された光ビームの光強度の変化を検出する光強度検出手段とを備える。また、光学ヘッドは、光源から出射された光ビームを集光させる対物レンズと、対物レンズにより集光される光ビームの光路中に配置された光学素子と、対物レンズ及び光学素子を支持する支持体とを備える。そして、光学素子は、第１のレンズ素子と第２のレンズ素子とが互いの接合面を突き合わせて接合されると共に、この接合面と直交する面を対物レンズにより集光された光ビームの出射面とするレンズ体と、第１のレンズ素子と第２のレンズ素子との間に配置されると共に、レンズ体の出射面に臨む先端部が当該レンズ体の出射面に集光される光ビームのスポットよりも小となるプローブとを備えることを特徴としている。   The optical microscope apparatus according to the present invention is for observing a sample using near-field light. The light microscope emits a light beam and is opposed to the sample in a state of being close to the sample and emitted from the light source. An optical head for condensing the light beam to irradiate the surface of the sample, and a light intensity detecting means for detecting a change in light intensity of the light beam reflected by the surface of the sample. The optical head includes an objective lens for condensing the light beam emitted from the light source, an optical element disposed in the optical path of the light beam collected by the objective lens, and a support for supporting the objective lens and the optical element. With body. In the optical element, the first lens element and the second lens element are joined by abutting each other's joint surface, and the surface orthogonal to the joint surface is emitted by the objective lens. A light beam that is disposed between the lens body serving as a surface, the first lens element, and the second lens element, and whose front end facing the exit surface of the lens body is condensed on the exit surface of the lens body And a probe that is smaller than the spot.

以上のように、本発明に用いる光学素子では、プローブのレンズ体の出射面に臨む先端部が当該レンズ体の出射面に集光される光ビームのスポットよりも小となることから、当該光ビームのスポットよりも微小なマークを検出することが可能である。また、プローブは、互いの接合面を突き合わせて接合される第１のレンズ素子と第２のレンズ素子との間に配置されることから、この接合面と直交する光ビームの出射面に臨む当該プローブの先端部を光軸方向に長尺且つ微細な形状とすることが可能である。したがって、プローブの先端部の摩耗による影響を受けることなく、高分解能での検出が可能となり、信頼性を大幅に向上させることが可能である。 As described above, in the optical element used in the present invention , the tip of the probe facing the exit surface of the lens body is smaller than the spot of the light beam collected on the exit surface of the lens body. It is possible to detect a mark smaller than the beam spot. In addition, since the probe is disposed between the first lens element and the second lens element that are joined by abutting each other's joint surface, the probe faces the light beam emission surface orthogonal to the joint surface. The tip of the probe can be elongated and fine in the optical axis direction. Therefore, detection with high resolution is possible without being affected by wear of the tip of the probe, and reliability can be greatly improved.

また、本発明に係る光学素子の製造方法では、レンズ体の出射面に集光される光ビームのスポットよりも微小なマークを検出し得ると共に、プローブの先端部の摩耗による影響を受けることなく、高分解能での検出が可能な信頼性の高い上記光学素子を容易且つ再現性に優れた方法で一括作製することが可能である。   Further, in the method for manufacturing an optical element according to the present invention, it is possible to detect a mark smaller than the spot of the light beam collected on the exit surface of the lens body, and without being affected by the wear of the probe tip. The above-described highly reliable optical element that can be detected with high resolution can be manufactured in a batch by an easy and excellent reproducibility method.

また、本発明に係る記録及び／又は再生装置では、以上のような光学素子を搭載した光学ヘッドを用いることで、光記録媒体に対する信号の記録及び／又は再生を高密度に行うことが可能である。 Further, in the recording and / or reproducing apparatus according to the present invention, it is possible to record and / or reproduce signals on the optical recording medium with high density by using the optical head equipped with the optical element as described above. is there.

また、本発明に係る光学顕微鏡装置では、そのような光学ヘッドを用いることで、試料に対する観察を高分解能で行うことが可能である。   Moreover, in the optical microscope apparatus according to the present invention, it is possible to perform observation on the sample with high resolution by using such an optical head.

以下、本発明について図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

先ず、本発明を適用した光学素子の一構成例について説明する。   First, a configuration example of an optical element to which the present invention is applied will be described.

図１に示すように、本発明を適用した光学素子１は、近接場での位相変化を検出可能とするものであり、ＳＩＬ（Solid Immersion Lens）と呼ばれるレンズ体２にプローブ３が埋め込まれた構造を有している。   As shown in FIG. 1, an optical element 1 to which the present invention is applied enables detection of a phase change in a near field, and a probe 3 is embedded in a lens body 2 called SIL (Solid Immersion Lens). It has a structure.

具体的に、このレンズ体２は、高屈折率の光学ガラスからなる球体の一部を平らに削り取り、研磨して形成された半球状のレンズであり、平面側を集光された光ビームの出射面２ａとし、球面側を集光された光ビームが入射される入射面２ｂとしている。さらに、このレンズ体２は、出射面２ａと直交する方向、すなわち光軸Ａに沿った方向に２分割された第１のレンズ素子４と第２のレンズ素子５とから構成されている。これら第１のレンズ素子４及び第２のレンズ素子５は、球体をその中心を通り且つ互い直交する２平面により４分割されてなる、いわゆる１／４球であり、出射面２ａと直交する互いの接合面４ａ，５ａを突き合わせて溶着又は光学接着剤を用いて接着により接合することで、全体略半球状のレンズ体２を構成している。   Specifically, the lens body 2 is a hemispherical lens formed by grinding and polishing a part of a sphere made of optical glass having a high refractive index. An exit surface 2a is used, and the spherical surface is an entrance surface 2b on which the condensed light beam is incident. Further, the lens body 2 includes a first lens element 4 and a second lens element 5 that are divided into two in a direction orthogonal to the emission surface 2a, that is, in a direction along the optical axis A. The first lens element 4 and the second lens element 5 are so-called 1/4 spheres that are formed by dividing a sphere into four by two planes that pass through the center of the sphere and are orthogonal to each other. Are joined together by welding or using an optical adhesive to form a lens body 2 that is substantially hemispherical.

プローブ３は、図２及び図３に示すように、金属や、半金属、レンズ体２と異なる屈折率を有する透明導電材等の導体又は誘電体からなる。また、このプローブ３は、第１のレンズ素子４と第２のレンズ素子５との間に配置されるように、互いに接合される第１のレンズ素子４と第２のレンズ素子５との何れか一方の接合面（ここでは、接合面４ａ）にリソグラフィ技術を用いてパターン形成されている。具体的に、このプローブ３は、レンズ体２の光軸中心において、先端部３ａが出射面２ａに臨むと共に、光軸方向に長尺且つ微細な形状とされている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the probe 3 is made of a metal, a semimetal, a conductor such as a transparent conductive material having a refractive index different from that of the lens body 2, or a dielectric. In addition, the probe 3 is arranged between the first lens element 4 and the second lens element 5 so as to be arranged between the first lens element 4 and the second lens element 5. A pattern is formed on one of the joint surfaces (here, the joint surface 4a) using a lithography technique. Specifically, the probe 3 has a long and fine shape in the optical axis direction, with the tip 3a facing the emission surface 2a at the center of the optical axis of the lens body 2.

ここで、レンズ体２の出射面２ａに臨むプローブ３の先端部３ａは、図４及び図５に示すように、このレンズ体２の出射面２ａに集光される光ビームのスポットよりも小となる大きさ（幅、厚さ）で形成されている。ここでは、例えば幅が２０ｎｍ程度、厚さが２０ｎｍ程度となる大きさで略矩形状に形成されている。   Here, the tip 3a of the probe 3 facing the exit surface 2a of the lens body 2 is smaller than the spot of the light beam condensed on the exit surface 2a of the lens body 2, as shown in FIGS. It is formed with a size (width, thickness). Here, for example, the width is about 20 nm and the thickness is about 20 nm.

なお、ＳＩＬのような半球レンズの場合、レンズ体２の入射面２ｂから入射された光ビームは、出射面２ａに対して垂直に入射する。このとき、レンズ体２の出射面２ｂに集光される光ビームのスポットは、１．２２×λ／ＮＡで決まる。また、開口数ＮＡ＝ｎ・sinθ（ｎ：屈折率）である。   In the case of a hemispherical lens such as SIL, the light beam incident from the incident surface 2b of the lens body 2 is incident perpendicular to the output surface 2a. At this time, the spot of the light beam condensed on the exit surface 2b of the lens body 2 is determined by 1.22 × λ / NA. The numerical aperture NA = n · sin θ (n: refractive index).

また、このプローブ３は、レンズ体２の内部に埋めまれる基端部３ｂ側がレンズ体２の出射面２ａに臨む先端部３ａ側よりも大となる形状を有している。   Further, the probe 3 has a shape in which the base end 3 b side embedded in the lens body 2 is larger than the tip end 3 a side facing the emission surface 2 a of the lens body 2.

これにより、光学顕微鏡を用いて、レンズ体２に埋め込まれたプローブ３の位置確認を容易に行うことができる。特に、プローブ３の大きさが光学顕微鏡の分解能の限界となる１００〜２００ｎｍ程度以下となった場合には、このプローブ３の先端部３ａの位置を光学顕微鏡で確認することは困難であり、このプローブ３の先端部３ａとレンズ体２の出射面２ａに集光される光ビームのスポットとの位置合わせができなくなる。そこで、プローブ３の基端部３ｂ側を光学顕微鏡の焦点深度の数倍程度の深さから光学顕微鏡の分解能の限界以上の大きさ（幅、厚さ）とすることで、このプローブ３の位置確認が可能となる。   Thereby, the position confirmation of the probe 3 embedded in the lens body 2 can be easily performed using an optical microscope. In particular, when the size of the probe 3 is about 100 to 200 nm or less, which is the limit of the resolution of the optical microscope, it is difficult to confirm the position of the tip 3a of the probe 3 with an optical microscope. It becomes impossible to align the tip 3a of the probe 3 with the spot of the light beam collected on the exit surface 2a of the lens body 2. Therefore, the position of the probe 3 is determined by setting the base end 3b side of the probe 3 to a size (width, thickness) exceeding the resolution limit of the optical microscope from a depth several times the focal depth of the optical microscope. Confirmation is possible.

なお、プローブ３の基端部３ｂ側は、レンズ体２の入射面２ｂから入射する光ビームを邪魔しない形状、すなわちレンズ体２に埋め込まれたプローブ３によって光ビームが屈折したり、反射によってレンズ体２の内部で光ビームの軌跡が影響を受けない形状とする必要がある。これにより、レンズ体２の光軸中心から入射した光ビームは、レンズ体２の出射面２ｂに集光された際に、超解像のスポットを形成することになる。   The proximal end 3b side of the probe 3 has a shape that does not interfere with the light beam incident from the incident surface 2b of the lens body 2, that is, the light beam is refracted by the probe 3 embedded in the lens body 2, or the lens is formed by reflection. It is necessary to have a shape in which the trajectory of the light beam is not affected inside the body 2. As a result, the light beam incident from the center of the optical axis of the lens body 2 forms a super-resolution spot when being focused on the exit surface 2 b of the lens body 2.

また、プローブ３が形成された第１のレンズ素子４の接合面４ａ上には、図３に示すように、このプローブ３を保護するための保護層６ａと、第１のレンズ素子４と第２のレンズ素子５とを接着するための接着層６ｂとが形成されている。すなわち、第１のレンズ素子４と第２のレンズ素子５との間には、保護層６ａ及び接着層６ｂからなる中間層６が形成されている。保護層６ａは、レンズ体２と同一材料からなる光学ガラスや酸化アルミニウム（アルミナ）等からなり、真空成膜法等により数μｍ程度の厚みで形成されている。接着層６ｂは、屈折率が光学ガラスと同程度、例えば１．４〜１．５以上となる光学接着剤からなる。   Further, on the joint surface 4a of the first lens element 4 on which the probe 3 is formed, as shown in FIG. 3, a protective layer 6a for protecting the probe 3, a first lens element 4 and a first lens element 4 are provided. An adhesive layer 6b for adhering the second lens element 5 is formed. That is, an intermediate layer 6 including a protective layer 6a and an adhesive layer 6b is formed between the first lens element 4 and the second lens element 5. The protective layer 6a is made of optical glass made of the same material as the lens body 2, aluminum oxide (alumina), or the like, and is formed with a thickness of about several μm by a vacuum film forming method or the like. The adhesive layer 6b is made of an optical adhesive having a refractive index similar to that of optical glass, for example, 1.4 to 1.5 or more.

以上のように構成されるレンズ素子１は、レンズ体２に埋め込まれたプローブ３と、光記録媒体１００に形成された導電体膜又は誘電体膜との電磁相互作用による光の微弱な位相変化を検出することを基本原理としている。   The lens element 1 configured as described above has a weak phase change of light due to electromagnetic interaction between the probe 3 embedded in the lens body 2 and the conductor film or dielectric film formed on the optical recording medium 100. The basic principle is to detect.

すなわち、この光学素子１を用いて、例えば光ディスク１００の凹凸ピットを読み出す場合には、レンズ体２に埋め込まれたプローブ３と光ディスク１００の表面にコートされた記録層（例えばＣｒ）とが電磁相互作用を起こす。その作用は、プローブ３の先端部３ａと記録層の表面との距離に依存する。このとき、プローブ３の先端部３ａに検出光Ｌ_１を集光すると、集光された検出光Ｌ_１は、上記電磁相互作用により位相がずれる。これを参照光Ｌ_２との位相差干渉効果を用いて検出することで、プローブ３の先端部３ａの大きさに応じた解像度で信号の読み出しが可能となる。すなわち、集光された検出光Ｌ_１のスポットＳ_１よりも微少な凹凸ピットを再生することが可能となる。 That is, for example, when the concave and convex pits of the optical disc 100 are read using the optical element 1, the probe 3 embedded in the lens body 2 and the recording layer (for example, Cr) coated on the surface of the optical disc 100 are electromagnetically coupled to each other. Causes action. The action depends on the distance between the tip 3a of the probe 3 and the surface of the recording layer. In this case, when converging the detection light L ₁ to the distal end portion 3a of the probe 3, the detection light L _1, which is condensed, phase shifts by the electromagnetic interaction. By detecting using phase contrast, interference with the reference light L ₂ this signal readout can be performed with a resolution corresponding to the size of the tip portion 3a of the probe 3. That is, it is possible to reproduce a concavo-convex pit smaller than the spot S _{1 of the} collected detection light L ₁ .

具体的には、同一光源から出射されたレーザ光を検出光Ｌ_１と参照光Ｌ_２とに分岐して光学素子１に入射し、その出射面２ａに２つのスポットＳ_１，Ｓ_２を形成する。そして、検出光Ｌ_１のスポットＳ_１に対応する位置にプローブ３を配置し、これら検出光Ｌ_１と参照光Ｌ_２との光ディスク１００からの戻り光の干渉を利用して信号を再生する。 Specifically, the laser light emitted from the same light source is branched into detection light L ₁ and reference light L ₂ and enters the optical element 1, and two spots S ₁ and S ₂ are formed on the emission surface 2 a. To do. Then, the probe 3 is arranged at a position corresponding to a spot S ₁ detects light L _1, to reproduce a signal by utilizing the interference of the return light from the optical disc 100 and reference light L ₂ with these detection light L _1.

ここで、観測される位相差Δφは、数１で表される。すなわち、Ｓｉの電気感磁率χは、χ＝１４．０＋１４ｉであり、位相差Δφは、光ディスク１００の表面にコートされたＣｒのχ（＝−１．４＋３７．４ｉ）との積に依存する。   Here, the observed phase difference Δφ is expressed by Equation 1. In other words, the electric magnetic susceptibility χ of Si is χ = 14.0 + 14i, and the phase difference Δφ depends on the product of χ (= −1.4 + 37.4i) of Cr coated on the surface of the optical disc 100.

したがって、プローブ３は、Ｃｒ，Ｓｉ以外に、Ａｕ（χ＝０．１８８＋５．３９ｉ）やＡｌ（χ＝２．８０＋８．４５ｉ）のように、電気感磁率χの虚数部分の大きな導電材料を用いて形成することが好ましい。   Therefore, in addition to Cr and Si, the probe 3 uses a conductive material having a large imaginary part of the electric magnetic sensitivity χ, such as Au (χ = 0.188 + 5.39i) and Al (χ = 2.80 + 8.45i). It is preferable to form them.

次に、本発明を適用した光学素子１の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the optical element 1 to which the present invention is applied will be described.

上記光学素子１を作製する際は、先ず、図６に示すように、高屈折率を有する光学ガラスからなる第１のガラス基板２０を用意する。そして、図７に示すように、この第１のガラス基板２０上に、スパッタリング法や、イオンビームデポジション法等の真空成膜法によって、プローブ３となる薄膜２１を成膜する。この薄膜２１の材料としては、金属や、半金属、レンズ体２と異なる屈折率を有する透明導電材等の導体又は誘電体を用いることができる。ここでは、例えばＣｒからなる薄膜２１を成膜した。また、プローブ３の厚さは、成膜時の膜厚によって決まるが、真空成膜法を用いた場合、膜厚をサブナノメータ精度で制御可能である。したがって、ナノメータ程度の極めて高精度な薄膜２１が成膜されることになる。   When producing the optical element 1, first, as shown in FIG. 6, a first glass substrate 20 made of optical glass having a high refractive index is prepared. Then, as shown in FIG. 7, a thin film 21 to be the probe 3 is formed on the first glass substrate 20 by a vacuum film forming method such as a sputtering method or an ion beam deposition method. As a material of the thin film 21, a metal, a semimetal, a conductor such as a transparent conductive material having a refractive index different from that of the lens body 2, or a dielectric can be used. Here, for example, a thin film 21 made of Cr was formed. The thickness of the probe 3 is determined by the film thickness at the time of film formation. However, when the vacuum film formation method is used, the film thickness can be controlled with sub-nanometer accuracy. Therefore, a very high-precision thin film 21 of about nanometer is formed.

次に、図８に示すように、この薄膜２１が成膜された第１のガラス基板２０上に、レジスト２２を塗布する。   Next, as shown in FIG. 8, a resist 22 is applied on the first glass substrate 20 on which the thin film 21 is formed.

次に、図９に示すように、直接電子ビーム描画法（ＥＢ描画法）等の電子線リソグラフィ法によって、プローブ３に対応した複数のレジストマスク２２ａをパターン形成する。このレジストマスク２２ａは、ＥＢ描画法によって１０〜２０ｎｍ程度の幅で高精度にパターン形成することができる。   Next, as shown in FIG. 9, a plurality of resist masks 22a corresponding to the probes 3 are formed by patterning by an electron beam lithography method such as a direct electron beam lithography method (EB lithography method). The resist mask 22a can be patterned with high accuracy with a width of about 10 to 20 nm by EB lithography.

次に、図１０に示すように、このレジストマスク２２ａを用いて、イオンミリングやリアクティブ・イオン・エッチング法（ＲＩＥ法）等の真空エッチング法によって、レジストに覆われていない薄膜２１を除去する。   Next, as shown in FIG. 10, using this resist mask 22a, the thin film 21 not covered with the resist is removed by vacuum milling such as ion milling or reactive ion etching (RIE). .

次に、図１１に示すように、第１のガラス基板２０上からレジストマスク２２ａを剥離する。これにより、第１のガラス基板２０上には、各光学素子１に対応した同一形状からなる複数のプローブ３がパターン形成されることになる。   Next, as shown in FIG. 11, the resist mask 22 a is peeled off from the first glass substrate 20. Thus, a plurality of probes 3 having the same shape corresponding to each optical element 1 are formed on the first glass substrate 20 in a pattern.

なお、複数のプローブ３が形成された第１のガラス基板２０上には、これらプローブ３を保護するための保護層６ａが形成される。この保護層６ａは、第１のガラス基板２０と同一材料からなる光学ガラスや酸化アルミニウム（アルミナ）等からなり、真空成膜法等により数μｍ程度の厚みで形成される。   A protective layer 6a for protecting the probes 3 is formed on the first glass substrate 20 on which the plurality of probes 3 are formed. The protective layer 6a is made of optical glass made of the same material as the first glass substrate 20, aluminum oxide (alumina), or the like, and is formed with a thickness of about several μm by a vacuum film forming method or the like.

次に、図１２及び図１３に示すように、この第１のガラス基板２０を複数のプローブ３が長手方向に並ぶ方向に沿って分割する。   Next, as shown in FIGS. 12 and 13, the first glass substrate 20 is divided along the direction in which the plurality of probes 3 are arranged in the longitudinal direction.

次に、図１４に示すように、分割された第１のガラス基板２０のプローブ３が形成された面に、屈折率が光学ガラスと同程度、例えば１．４〜１．５以上となる光学接着剤を塗布することで接着層６ｂを形成する。そして、この第１のガラス基板２０と、当該第１のガラス基板２０と同一材料及び同一形状からなる第２のガラス基板２３とを接着する。これにより、第１のガラス基板２０と第２のガラス基板２１とが互いに突き合わされて接合される接合面の間にプローブ３が位置するように接合一体化されたガラスブロック２４が形成される。なお、第１のガラス基板２０と第２のガラス基板２３との接合方法としては、例えばオプティカルコンタクト法のように、表面粗度が良好な面を圧着し、熱を加えて接合面を溶着する方法を用いることができる。   Next, as shown in FIG. 14, on the surface of the divided first glass substrate 20 on which the probe 3 is formed, the optical index is about the same as that of optical glass, for example, 1.4 to 1.5 or more. The adhesive layer 6b is formed by applying an adhesive. And this 1st glass substrate 20 and the 2nd glass substrate 23 which consists of the same material and the same shape as the said 1st glass substrate 20 are adhere | attached. Thereby, the glass block 24 joined and integrated so that the probe 3 is located between the joining surfaces where the first glass substrate 20 and the second glass substrate 21 are abutted and joined to each other is formed. In addition, as a joining method of the 1st glass substrate 20 and the 2nd glass substrate 23, a surface with favorable surface roughness is crimped | bonded like an optical contact method, for example, and a joining surface is welded by applying heat. The method can be used.

次に、図１５に示すように、このガラスブロック２４に対して機械的研磨を施すことによって、円柱状のガラスブロック２４を形成する。   Next, as shown in FIG. 15, the glass block 24 is mechanically polished to form a cylindrical glass block 24.

次に、図１６に示すように、各光学素子１に対応した略半球状の凹部２５ａが複数並んで形成された砥石２５を円柱状のガラスブロック２４の外周面に押し当てながら、このガラスブロックを図１６中矢印Ｘ_１方向に回転させる砥石研削加工を行う。これにより、各光学素子１に対応して分割された略球状のレンズ体２６が形成される。 Next, as shown in FIG. 16, while pressing the grindstone 25 formed by arranging a plurality of substantially hemispherical concave portions 25 a corresponding to each optical element 1 against the outer peripheral surface of the cylindrical glass block 24, the performing grindstone grinding rotating in 16 the direction of arrow X _1. Thereby, the substantially spherical lens body 26 divided | segmented corresponding to each optical element 1 is formed.

次に、図１７に示すように、互いに平行に配置された２枚の研磨板２７ａ，２７ｂの間に、球状のレンズ体２６を挟み込み、この研磨板２７ａ，２７ｂを図１７中に示す矢印Ｘ_２，Ｘ_３方向、すなわち互いに逆向きに回転させることで、これら複数のレンズ体２６に対して球面研磨加工を行う。 Next, as shown in FIG. 17, a spherical lens body 26 is sandwiched between two polishing plates 27a and 27b arranged in parallel to each other, and the polishing plates 27a and 27b are indicated by arrows X shown in FIG. _2, X ₃ direction, i.e. by rotating in opposite directions, performs spherical polishing with respect to the plurality of lenses 26.

次に、図１８に示すように、球状のレンズ体２６を保持具２８で保持し、この保持具２９を研磨板２９に対して図１８中矢印Ｘ_４方向に往復移動させながら、このレンズ体２６に対して、接合面と直交する面をプローブ３の先端部が臨む位置まで平坦化する平面研磨加工を行う。これにより、平面研磨加工により平坦化された面を集光された光ビームの出射面２ａとする半球状又は超半球状のレンズ体２が形成される。 Next, as shown in FIG. 18, the spherical lens 26 held by the holder 28, while reciprocating in the arrow X ₄ direction in FIG. 18 with respect to the polishing plate 29 the holder 29, the lens body 26, a surface polishing process is performed to flatten the surface orthogonal to the bonding surface to a position where the tip of the probe 3 faces. As a result, a hemispherical or super hemispherical lens body 2 is formed in which the surface flattened by the surface polishing is used as the exit surface 2a of the condensed light beam.

ここで、各光学素子１に対応したプローブ３の基端部３ｂ側には、位置決め基準となるマーカ３ｃが形成されている。球状のレンズ体２６は、このマーカ３ｃによって内部に埋め込まれたプローブ３の位置確認を容易に行うことができ、このマーカ３ｃを基準にして平面研磨加工を行うことで、レンズ体２の光軸中心にプローブ３の中心を一致させると共に、プローブ３を出射面２ａに対して垂直に配置することができる。   Here, a marker 3 c serving as a positioning reference is formed on the base end 3 b side of the probe 3 corresponding to each optical element 1. The spherical lens body 26 can easily confirm the position of the probe 3 embedded in the inside by the marker 3c, and the optical axis of the lens body 2 can be obtained by performing a planar polishing process on the basis of the marker 3c. The center of the probe 3 can be aligned with the center, and the probe 3 can be arranged perpendicular to the emission surface 2a.

次に、図１９に示すように、半球状のレンズ体２に対して仕上げ研磨加工を行う。具体的には、回転台３０上に出射面（平面）２ａを下面とした状態でレンズ体２を固定し、予め真球度を出したセラミック製の凹型３１をレンズ体２の入射面（球面）２ｂに押し当てながら、レンズ体２を回転台３０と一体に図１９中矢印Ｘ_５方向に回転させると共に、凹型３１を図１９中矢印Ｘ_６方向に揺動させて研磨加工を行う。これにより、半球状のレンズ体２は、所定の真球度、表面粗度及び収差量を得ることができる。以上のようにして、上記光学素子１を一括して作製することができる。 Next, as shown in FIG. 19, finish polishing is performed on the hemispherical lens body 2. Specifically, the lens body 2 is fixed on the turntable 30 with the emission surface (plane) 2a as the lower surface, and the ceramic concave mold 31 that has been brought out of sphericity in advance is used as the incident surface (spherical surface) of the lens body 2. ) while pressing the 2b, and the lens body 2 integral with the turntable 30 is rotated 19 in the arrow X ₅ direction, performs polishing by swinging the concave 31 in Fig. 19 arrow X ₆ direction. Thereby, the hemispherical lens body 2 can obtain predetermined sphericity, surface roughness, and aberration. As described above, the optical element 1 can be manufactured in a lump.

次に、本発明を適用した光学素子１の別の構成例について説明する。   Next, another configuration example of the optical element 1 to which the present invention is applied will be described.

図２０に示す光学素子１は、第１のレンズ素子４と第２のレンズ素子５との間に、複数のプローブ３を光軸と直交する方向に複数並べて配置した構成であり、これら複数のプローブ３は、上記プローブ形成工程において、レジストマスク２２ａを変更することにより容易にパターン形成することができる。   An optical element 1 shown in FIG. 20 has a configuration in which a plurality of probes 3 are arranged in a direction perpendicular to the optical axis between a first lens element 4 and a second lens element 5. The probe 3 can be easily patterned by changing the resist mask 22a in the probe forming step.

また、図２１に示すように、互いに隣接するプローブ３の間隔Ｔは、レンズ体２の出射面２ａに集光される光ビームのスポット径よりも大となることが望ましく、上記検出光Ｌ_１と上記参照光Ｌ_２との干渉を防ぐため、２つのスポットＳ_１，Ｓ_２間の距離よりも大となることが望ましい。 Further, as shown in FIG. 21, the interval T between adjacent probes 3 is desirably larger than the spot diameter of the light beam condensed on the exit surface 2a of the lens body 2, and the detection light L ₁ and to prevent interference between the reference light L _2, it is desirable to be larger than the distance between the two spots S _1, S _2.

光学素子１では、これら複数のプローブ３を光軸と直交する方向に並べて配置することで、検出光Ｌ_１のスポットＳ_１に対するプローブ３の位置合わせを容易に行うことができる。すなわち、スポットＳ_１とプローブ３の先端部３ａとの相対位置は、レンズ加工誤差及びプローブ形成プロセス誤差により位置ずれが生じやすい。そこで、レンズ体２に対する光ビームの入射角を０゜（光軸方向）から僅かに傾けることにより、レンズ体２の出射面２ａにおけるスポットの形成位置の調整を行う。また、入射角の調整量が増大すると、スポットの収差が増大したり、実効スポット径が増大し、検出感度の劣化を起こす可能性がある。そこで、プローブ３を光軸と直交する方向に複数並べて配置し、且つ互いに隣接するプローブ３の間隔ＴをスポットＳ_１，Ｓ_２間の距離よりも僅かに大きい程度に抑えれば、スポット位置調整量を最大プローブ間隔以内に抑えることが可能となる。 In the optical element 1, the probes 3 can be easily aligned with the spot S ₁ of the detection light L ₁ by arranging the plurality of probes 3 in a direction orthogonal to the optical axis. That is, the relative position between the distal end portion 3a of the spots S ₁ and the probe 3, positional deviation is liable to occur by the lens processing errors and probe forming process error. Therefore, the formation position of the spot on the exit surface 2a of the lens body 2 is adjusted by slightly tilting the incident angle of the light beam with respect to the lens body 2 from 0 ° (in the optical axis direction). Further, when the adjustment amount of the incident angle is increased, there is a possibility that the spot aberration is increased or the effective spot diameter is increased, thereby deteriorating the detection sensitivity. Therefore, if a plurality of probes 3 are arranged in a direction orthogonal to the optical axis, and the interval T between adjacent probes 3 is suppressed to be slightly larger than the distance between the spots S ₁ and S ₂ , the spot position adjustment is performed. The amount can be kept within the maximum probe interval.

例えば、ＮＡが１．３程度のＳＩＬのレンズ体２にプローブ３を埋め込み形成した場合には、スポット径は、およそ０．６μｍ程度となり、スポット間隔は、ＳＩＬの直上のウォラストンプリズムの分離角を０．５゜とすると、５μｍ程度となる。この場合、プローブ間隔Ｔは、例えば６〜８μｍ程度とすることが望ましい。   For example, when the probe 3 is embedded in an SIL lens body 2 having an NA of about 1.3, the spot diameter is about 0.6 μm, and the spot interval is the separation angle of the Wollaston prism immediately above the SIL. When the angle is 0.5 °, it becomes about 5 μm. In this case, the probe interval T is desirably about 6 to 8 μm, for example.

また、複数のプローブ３は、図２２及び図２３に示すように、第１のレンズ素子４と第２のレンズ素子５との何れか一方の接合面４ａ，５にリソグラフィ技術によりパターン形成することで、同一面内に複数並べて配置することができる。   In addition, as shown in FIGS. 22 and 23, the plurality of probes 3 are patterned on one of the joint surfaces 4a and 5 of the first lens element 4 and the second lens element 5 by lithography. Thus, a plurality of them can be arranged side by side in the same plane.

これに対して、複数のプローブ３は、図２４及び図２５に示すように、第１のレンズ素子４と第２のレンズ素子５との間に配置された中間層６を介して積層形成する、或いは第１のレンズ素子４の接合面４ａ及び第２のレンズ素子５の接合面５ａにリソグラフィ技術によりパターン形成することで、異なる面内に複数並べて配置することができる。   On the other hand, as shown in FIGS. 24 and 25, the plurality of probes 3 are laminated by way of an intermediate layer 6 disposed between the first lens element 4 and the second lens element 5. Alternatively, by patterning the bonding surface 4a of the first lens element 4 and the bonding surface 5a of the second lens element 5 by a lithography technique, a plurality of them can be arranged side by side in different surfaces.

また、複数のプローブ３は、形状、寸法、材質のうち少なくとも１つが異なる２種類以上のプローブから構成されたものであってもよい。   Further, the plurality of probes 3 may be composed of two or more types of probes different in at least one of shape, size, and material.

この場合、例えば、プローブ３の寸法が異なるものを並べて配置することで、再生時に高分解能モードと低分解能モードとを切り替えるといった使用が可能となる。   In this case, for example, by arranging the probes 3 having different dimensions side by side, it is possible to switch between the high resolution mode and the low resolution mode during reproduction.

また、上記レンズ素子１では、図２６及び図２７に示すように、再生用プローブ３２と記録用プローブ３３とを並べて配置し、再生及び記録を行う構成としてもよい。   Further, as shown in FIGS. 26 and 27, the lens element 1 may be configured to perform reproduction and recording by arranging the reproduction probe 32 and the recording probe 33 side by side.

このうち、再生用プローブ３２は、Ｓｉ，Ａｕ，Ａｇ等の導電体で形成されている。このプローブ３２の先端部３２ａの寸法は、幅２０ｎｍ程度であり、厚さ２０ｎｍ程度である。また、プローブ３２の幅及び厚さを１０ｎｍ以下とすることで、更なる高分解能化が可能である。そして、この再生用プローブ３２は、検出光Ｌ_１のスポットＳ_１内に配置されている。 Of these, the reproducing probe 32 is formed of a conductor such as Si, Au, or Ag. The tip 32a of the probe 32 has a width of about 20 nm and a thickness of about 20 nm. Further, by setting the width and thickness of the probe 32 to 10 nm or less, it is possible to further increase the resolution. Then, the reproducing probe 32 is disposed in a spot S ₁ detects light L _1.

一方、記録用プローブ３３は、Ｒｈ等のエレクトロマイグレーションが生じにくい導電体で形成されている。このプローブ３３の先端部３３ａの寸法は、再生用プローブ３２と同様に、幅２０ｎｍ程度であり、厚さ２０ｎｍ程度である。   On the other hand, the recording probe 33 is formed of a conductor such as Rh that hardly causes electromigration. The dimensions of the tip 33a of the probe 33 are about 20 nm in width and about 20 nm in thickness, like the reproducing probe 32.

記録時には、光記録媒体１００として誘電体薄膜が形成されたものを用い、記録用プローブ３３の先端部３３ａにパルス電圧を加えることで、ナノ分極ドメインを形成することが可能である。或いは、検出光Ｌ_１や参照光Ｌ_２以外の光ビームのスポット内に記録用プローブ３３を配置し、ドメイン内の温度を誘電体薄膜のキュリー温度まで上げることにより、抗電界を用いてよりドメインサイズの小さい記録を行うことが可能である。 At the time of recording, a nanopolarized domain can be formed by applying a pulse voltage to the tip 33a of the recording probe 33 using an optical recording medium 100 on which a dielectric thin film is formed. Alternatively, the recording probe 33 is disposed in the spot of the light beam other than the detection light L ₁ and the reference light L ₂ , and the temperature in the domain is raised to the Curie temperature of the dielectric thin film, thereby making it possible to use the coercive electric field to further It is possible to perform recording with a small size.

また、上記レンズ素子１は、図２６及び図２７に示すように、上述した単体又は複数のプローブ３に対して電流を流すための電極４０を配置した構成であってもよい。   Further, as shown in FIGS. 26 and 27, the lens element 1 may have a configuration in which an electrode 40 for supplying a current to the single probe or the plurality of probes 3 described above is disposed.

この電極４０は、第１のレンズ素子４と第２のレンズ素子５との間に配置されるように、第１のレンズ素子４と第２のレンズ素子５との少なくとも一方の接合面（ここでは、接合面４ａ）にパターン形成された導体パターン４０ａからなる。この導体パターン４０ａは、一端部がプローブ３と電気的に接続されると共に、光軸と略直交する方向に延長された他端部が入射面２ａの第１のレンズ素子４と第２のレンズ素子５との間から外部に臨む位置までパターン形成されている。   This electrode 40 is arranged between at least one of the first lens element 4 and the second lens element 5 (here, so as to be disposed between the first lens element 4 and the second lens element 5). Then, it consists of a conductor pattern 40a patterned on the joint surface 4a). The conductive pattern 40a has one end electrically connected to the probe 3 and the other end extended in a direction substantially orthogonal to the optical axis is the first lens element 4 and the second lens on the incident surface 2a. A pattern is formed from the space between the element 5 and the position facing the outside.

この電極４０が形成された光学素子１では、導体パターン４０ａの他端部が外部配線４１ａを介して外部電源４１と電気的に接続されている。したがって、この電極４０からプローブ３に対して、外部電源４１のスイッチ４１ｂを切り替えることによって高周波電圧或いは電流変化を印加し、光記録媒体１００に形成された導電体膜又は誘電体膜とプローブ３との相互作用を高周波と同期した信号として取り出すことができ、光記録媒体１００に記録された信号を高感度に検出し再生することができる。   In the optical element 1 in which the electrode 40 is formed, the other end portion of the conductor pattern 40a is electrically connected to the external power supply 41 via the external wiring 41a. Therefore, a high-frequency voltage or current change is applied from the electrode 40 to the probe 3 by switching the switch 41 b of the external power supply 41, and the conductor film or dielectric film formed on the optical recording medium 100 and the probe 3. The signal can be extracted as a signal synchronized with the high frequency, and the signal recorded on the optical recording medium 100 can be detected and reproduced with high sensitivity.

また、電極４０は、図２８に示すように、光軸と直交する方向に複数並んで設けられたプローブ３の各基端部３ｂと１本の導体パターン４０ａとが電気的に接続された構成であってもよい。この場合、各プローブ３は、全く等価なものとなり、電極４０と同電位に接続される。   In addition, as shown in FIG. 28, the electrode 40 has a configuration in which a plurality of base end portions 3b of the probes 3 provided in a direction orthogonal to the optical axis and one conductor pattern 40a are electrically connected. It may be. In this case, each probe 3 becomes completely equivalent and is connected to the same potential as the electrode 40.

一方、電極４０は、図２９に示すように、光軸と直交する方向に複数並んで設けられた各プローブ３に対応して複数の導体パターン４０ａが設けられた構成であってもよい。この場合、各プローブ３は、別個独立に各導体パターン４０と接続され、各外部電源４１のスイッチ４１のオン／オフを切り替えることで、高周波を重畳するプローブ３を選択することが可能である。すなわち、独立した複数のプローブ３が並ぶことで、いわゆるマルチチャンネル再生記録が可能となる。これにより、データレートの向上が可能である。   On the other hand, as shown in FIG. 29, the electrode 40 may have a configuration in which a plurality of conductor patterns 40a are provided corresponding to the probes 3 provided in a plurality in a direction orthogonal to the optical axis. In this case, each probe 3 is connected to each conductor pattern 40 independently, and by switching on / off the switch 41 of each external power supply 41, it is possible to select the probe 3 that superimposes a high frequency. That is, by arranging a plurality of independent probes 3, so-called multichannel reproduction and recording can be performed. Thereby, the data rate can be improved.

ところで、上記光学素子１を用いた信号再生方法では、プローブ３の先端部３ａにおいて最小浮上量が得られることがスペーシング制御及び信頼性確保の上で重要となる。特に、ナノメータオーダの再生分解能を得るためには、レンズ体２の出射面２ａと光記録媒体１００との間の距離（スペーシング）を１０〜５０ｎｍ程度まで近接させる必要がある。しかしながら、レンズ体２が傾いた場合には、このレンズ体２の両側でスペーシングの差が生じてしまい、両者の最小隙間が低下してしまう。したがって、光記録媒体の表面粗さや外部振動の影響等を考慮すると、スペーシングの低下量は、１０ｎｍ以下に抑える必要がある。   By the way, in the signal reproduction method using the optical element 1, it is important for spacing control and ensuring reliability that the minimum flying height is obtained at the tip 3a of the probe 3. In particular, in order to obtain nanometer-order reproduction resolution, the distance (spacing) between the exit surface 2a of the lens body 2 and the optical recording medium 100 needs to be close to about 10 to 50 nm. However, when the lens body 2 is tilted, a difference in spacing occurs between both sides of the lens body 2 and the minimum gap between the two decreases. Accordingly, considering the surface roughness of the optical recording medium, the influence of external vibration, and the like, the amount of reduction in spacing must be suppressed to 10 nm or less.

ここで、レンズ体２の出射面２ａの直径を１ｍｍとすると、レンズ体２の両側に発生するスペーシングの差を１０ｎｍ程度に抑えるには、レンズ体２の傾き（チルト角θ）をθ＝tan^−１（１０ｎｍ／１ｍｍ）＝１×１０^−４度（゜）まで低減しなければならない。 Here, if the diameter of the exit surface 2a of the lens body 2 is 1 mm, the tilt (tilt angle θ) of the lens body 2 is set to θ = to suppress the difference in spacing generated on both sides of the lens body 2 to about 10 nm. It must be reduced to tan ⁻¹ (10 nm / 1 mm) = 1 × 10 ⁻⁴ degrees (°).

そこで、このような問題を解決するために、レンズ体２の出射面２ａには、図３０及び図３１に示すように、プローブ３の周辺部がパット面５１ａとして突出された第１の突部５１が設けられている。この第１の突部５１は、レンズ体２の光軸を中心とした略円柱状の突部であり、パッド面５１ａの直径をφ１０〜１００μｍ程度とし、このパッド面５１ａの周囲をエッチングすることで、１〜２０μｍ程度の高さで突出形成されている。   Therefore, in order to solve such a problem, as shown in FIGS. 30 and 31, the first projecting portion in which the peripheral portion of the probe 3 projects as a pad surface 51 a is formed on the exit surface 2 a of the lens body 2. 51 is provided. The first protrusion 51 is a substantially cylindrical protrusion centering on the optical axis of the lens body 2, and the pad surface 51 a has a diameter of about φ10 to 100 μm, and the periphery of the pad surface 51 a is etched. Thus, the protrusion is formed with a height of about 1 to 20 μm.

ここで、図３２に示すように、パッド面５１ａの直径をＤとしたとき、姿勢角θにより生じる浮上量の低下量Δｈは、Δｈ＝Ｄ×tanθとなる。このように、浮上量の低下量Δｈは、パッド面５１ａの直径Ｄに比例するので、例えば出射面２ａの直径が１ｍｍ程度のレンズ体２であっても、パッド面５１ａの直径Ｄをφ１０μｍ程度とする第１の突部５１を出射面２ａに突出形成することによって、この浮上量の低下量Δｈを１／１００程度に低減することができる。   Here, as shown in FIG. 32, when the diameter of the pad surface 51a is D, the flying height reduction amount Δh caused by the posture angle θ is Δh = D × tan θ. Thus, the flying height reduction amount Δh is proportional to the diameter D of the pad surface 51a. Therefore, for example, even if the lens body 2 has a diameter of the exit surface 2a of about 1 mm, the diameter D of the pad surface 51a is about φ10 μm. By projecting and forming the first projecting portion 51 on the exit surface 2a, the flying height reduction amount Δh can be reduced to about 1/100.

また、レンズ体２の出射面２ａに第１の突部５１を設けた場合には、パッド面５１ａの直径Ｄの低減に伴い、逆に許容チルト角θは大きくなる。例えば、パッド面５１ａの直径Ｄを５０μｍ程度とすると、レンズ体２の両側でのスペーシングの差ｈを１０ｎｍ程度に抑えるには、レンズ体２の傾き（許容チルト角θ）は、θ＝tan^−１（１０ｎｍ／５０μｍ）＝１×１０^−２度（゜）となる。この角度θは、機械的なチルト角調整で実現できる範囲である。 In addition, when the first protrusion 51 is provided on the exit surface 2a of the lens body 2, the allowable tilt angle θ is conversely increased as the diameter D of the pad surface 51a is reduced. For example, when the diameter D of the pad surface 51a is about 50 μm, the inclination (allowable tilt angle θ) of the lens body 2 is θ = tan in order to suppress the spacing difference h on both sides of the lens body 2 to about 10 nm. ⁻¹ (10 nm / 50 μm) = 1 × 10 ⁻² degrees (°). This angle θ is a range that can be realized by mechanical tilt angle adjustment.

さらに、パッド面５１ａのプローブ３の先端部が臨む中央部には、略円柱状の第２の突部５２が突出形成されている。この第２の突部５２は、直径がφ１〜１０μｍ程度であり、高さが５〜２０ｎｍ程度である。このように、プローブ３の近傍を僅かに突出させる第２の突部５２を設けることで、プローブ３の先端部３ａにおいて最小浮上量が得られることを確実とすることができる。   Furthermore, a substantially cylindrical second protrusion 52 is formed to protrude at the center of the pad surface 51a where the tip of the probe 3 faces. The second protrusion 52 has a diameter of about φ1 to 10 μm and a height of about 5 to 20 nm. Thus, by providing the second protrusion 52 that slightly protrudes in the vicinity of the probe 3, it is possible to ensure that the minimum flying height is obtained at the distal end portion 3 a of the probe 3.

次に、上記光学素子１を搭載した光学ヘッドについて説明する。   Next, an optical head equipped with the optical element 1 will be described.

図３３に示すように、本発明を適用した光学ヘッド６０は、光ビームＬを集光させる対物レンズ６１と、この対物レンズ６１により集光される光ビームＬの光路中に配置された上記光学素子１と、これら対物レンズ６１及び光学素子１からなる集光レンズを支持する支持体６２とを備えている。   As shown in FIG. 33, an optical head 60 to which the present invention is applied includes an objective lens 61 that condenses the light beam L, and the above-described optical element disposed in the optical path of the light beam L collected by the objective lens 61. An element 1 and a support body 62 that supports the objective lens 61 and the condenser lens including the optical element 1 are provided.

支持体６２には、厚み方向に貫通する貫通孔６３が設けられており、この貫通孔６３には、下面からレンズ体２の出射面２ａが臨む上記光学素子１が保持されている。また、支持体６２の上面部には、貫通孔６２を閉塞するように対物レンズ６１が上記光学素子１と光軸を一致させた状態で固定されている。   The support body 62 is provided with a through hole 63 penetrating in the thickness direction, and the optical element 1 is held in the through hole 63 so that the emission surface 2a of the lens body 2 faces from the lower surface. Further, the objective lens 61 is fixed to the upper surface portion of the support body 62 so as to close the through hole 62 in a state where the optical axis coincides with the optical element 1.

また、支持体６２は、浮上スライダを構成しており、この浮上スライダ６２が光記録媒体１００上を浮上しながら、光記録媒体１００に再生光を照射して信号再生を行う。なお、浮上スライダ６２と光記録媒体１００との間の距離は、１０〜５０ｎｍ程度であり、±１ｎｍの精度で浮上スライダ６２が光記録媒体１００上を浮上することになる。   Further, the support 62 constitutes a flying slider, and while the flying slider 62 floats on the optical recording medium 100, the optical recording medium 100 is irradiated with reproduction light to perform signal reproduction. The distance between the flying slider 62 and the optical recording medium 100 is about 10 to 50 nm, and the flying slider 62 floats on the optical recording medium 100 with an accuracy of ± 1 nm.

この光学ヘッド６０を作製する際は、先ず、図３４に示すように、浮上スライダとなる基板６２ａを用意し、この基板６２ａに貫通孔６３を設け、この貫通孔６３に上記光学素子１を固定する。なお、この基板６２ａの上下面には、予め所定の平行度を満足するように両面研磨が施されている。また、光学素子１の固定は、エポキシ系接着剤等による接着或いは低融点ガラスによる溶着で行う。   When manufacturing the optical head 60, first, as shown in FIG. 34, a substrate 62a to be a flying slider is prepared, a through hole 63 is provided in the substrate 62a, and the optical element 1 is fixed to the through hole 63. To do. The upper and lower surfaces of the substrate 62a are polished on both sides in advance so as to satisfy a predetermined parallelism. The optical element 1 is fixed by adhesion with an epoxy adhesive or the like or welding with low melting point glass.

次に、光学的に設定された半球高さ又は超半球高さとなるまで、基板６２ａの下面を研磨する。また、この基板６２ａの上面に、対物レンズ６１を光学的に位置決めした状態で接着する。なお、基板６２ａの板厚を対物レンズ６１の作動距離（ワーキングディスタンス）と一致させるため、この基板６１ａの上面を研磨してもよい。以上のようして、上記光学ヘッド６０を作製することができる。   Next, the lower surface of the substrate 62a is polished until the optically set hemispherical height or super hemispherical height is reached. Further, the objective lens 61 is bonded to the upper surface of the substrate 62a in an optically positioned state. In order to make the thickness of the substrate 62a coincide with the working distance (working distance) of the objective lens 61, the upper surface of the substrate 61a may be polished. As described above, the optical head 60 can be manufactured.

次に、上記光学ヘッド６０を用いて、近接場光を利用した光ディスク１００に対する信号の再生を行うディスクドライブ装置について説明する。   Next, a disk drive device that uses the optical head 60 to reproduce signals from the optical disk 100 using near-field light will be described.

図３５に示すように、本発明を適用したディスクドライブ装置７０は、光ディスク１００を回転駆動する回転駆動手段となるスピンドルモータ７１と、このスピンドルモータ７１により回転駆動される光ディスク１００に対してレーザ光を出射する光源となるレーザダイオード（ＬＤ）７２と、このレーザダイオード７２から出射されたレーザ光の光路中に配されたビームスプリッタ７３と、このビームスプリッタ７３を透過したレーザ光を検出光Ｌ_１と参照光Ｌ_２とに分岐するウォラストンプリズム７４と、これら検出光Ｌ_１及び参照光Ｌ_２を集光させて光ディスク１００の信号記録面に照射する上記光学ヘッド６０と、光ディスク１００の信号記録面で反射された戻り光をビームスプリッタ７３で反射した後に分岐させるウォラストンプリズム７５と、このウォラストンプリズムで７５分岐されたレーザ光を受光する光強度検出手段となる一対のフォトディテクタ（ＰＤ）７６とを備えている。 As shown in FIG. 35, a disk drive device 70 to which the present invention is applied includes a spindle motor 71 serving as a rotational driving means for rotationally driving the optical disk 100 and a laser beam for the optical disk 100 rotationally driven by the spindle motor 71. A laser diode (LD) 72 serving as a light source that emits light, a beam splitter 73 disposed in the optical path of the laser light emitted from the laser diode 72, and the laser light transmitted through the beam splitter 73 as detection light L ₁ and Wollaston prism 74 that branches into a reference light L _2, and the optical head 60 to these detection light L ₁ and the reference light L ₂ by focusing irradiates the signal recording surface of the optical disc 100, the signal of the optical disc 100 records Wollaston splitting the return light reflected by the surface after being reflected by the beam splitter 73 A prism 75 and a pair of photodetectors (PD) 76 serving as light intensity detecting means for receiving the laser light branched by 75 by the Wollaston prism are provided.

このディスクドライブ装置７０では、スピンドルモータ７１により回転駆動される光ディスク１００の信号記録面上を浮上スライダ６２が浮上しながら、光ディスク１００に対する信号の再生が行われる。   In this disk drive device 70, a signal is reproduced from the optical disk 100 while the flying slider 62 floats on the signal recording surface of the optical disk 100 that is rotationally driven by the spindle motor 71.

具体的に、レーザダイオード７２から出射されたレーザ光は、図３６に示すように、ビームスプリッタ７３と光学ヘッド６０の対物レンズ６１との間に配置されたウォラストンプリズム７４によって僅かな角度で分岐され、一方は検出光Ｌ_１としてプローブ３の先端部３ａに集光され、他方は参照光Ｌ_２としてプローブ３の先端部３ａから外れた位置に集光される。また、光ディスク１００の凹凸ピットが形成された信号記録面からの戻り光は、ビームスプリッタ７３により反射された後、ウォラストンプリズム５によって分岐されて一対のフォトディテクタ７６へと導かれる。 Specifically, the laser light emitted from the laser diode 72 is branched at a slight angle by a Wollaston prism 74 disposed between the beam splitter 73 and the objective lens 61 of the optical head 60, as shown in FIG. One is condensed as the detection light L _{1 on} the tip 3 a of the probe 3, and the other is collected as a reference light L _{2 at} a position off the tip 3 a of the probe 3. The return light from the signal recording surface on which the concave and convex pits of the optical disc 100 are formed is reflected by the beam splitter 73 and then branched by the Wollaston prism 5 and guided to the pair of photodetectors 76.

そして、一対のフォトディテクタ７６が受光した検出光Ｌ_１と参照光Ｌ_２との位相差を干渉測定することにより、光ディスク１００からの再生信号が検出される。例えば、プローブ３の先端部３ａが光ディスク１００のピットの凸部と対向する位置にあるときと、凹部と対向する位置にあるときとで、プローブ３の先端部３ａと光ディスク１００の記録層との間の距離が変わる。その結果、電磁相互作用の強さが変わり、位相のずれが僅かに変わる。この位相のずれの変化を上記干渉測定により検出し、ピット（信号）を再生する。 Then, a reproduction signal from the optical disc 100 is detected by measuring the phase difference between the detection light L ₁ and the reference light L ₂ received by the pair of photodetectors 76. For example, when the tip 3 a of the probe 3 is at a position facing the convex portion of the pit of the optical disc 100 and when it is at a position facing the recess, the tip 3 a of the probe 3 and the recording layer of the optical disc 100 are The distance between changes. As a result, the strength of the electromagnetic interaction changes and the phase shift slightly changes. The change in the phase shift is detected by the interference measurement, and the pit (signal) is reproduced.

また、上記光学ヘッド６０は、図３７に示すように、上記浮上スライダ６２に代わって、支持体６２にヘッド媒体間の距離を測定する測定手段となるセンサ（図示せず）と、このセンサからの測定結果に基づいて、ヘッド媒体間の距離を調整するヘッド駆動手段となるアクチュエータ６４とが搭載された構成とすることも可能である。   In addition, as shown in FIG. 37, the optical head 60 includes a sensor (not shown) serving as a measuring unit for measuring the distance between the head medium and the support body 62, instead of the flying slider 62, and the sensor. It is also possible to adopt a configuration in which an actuator 64 serving as a head driving means for adjusting the distance between the head media is mounted based on the measurement result.

センサとしては、ナノメータオーダで測定可能な静電容量センサ等を用いることができる。アクチュエータ６４は、光学ヘッド６０を光軸と平行な方向と光軸方向と直交する方向とに、それぞれナノメータオーダで変位駆動するものである。アクチュエータ６４としては、例えば光学ピックアップに用いられるボイスコイルモータや、ＰＺＴ（ピエゾ素子）アクチュエータ等を用いることができる。なお、この光学ヘッド６０と光記録媒体１００との間の距離は、１０〜５０ｎｍ程度であり、±１ｎｍの精度で光学ヘッド６０が光記録媒体１００上を走査することになる。   As the sensor, a capacitance sensor or the like that can be measured in nanometer order can be used. The actuator 64 drives the optical head 60 to be displaced in the order of nanometers in a direction parallel to the optical axis and a direction orthogonal to the optical axis direction. As the actuator 64, for example, a voice coil motor used for an optical pickup, a PZT (piezo element) actuator, or the like can be used. The distance between the optical head 60 and the optical recording medium 100 is about 10 to 50 nm, and the optical head 60 scans the optical recording medium 100 with an accuracy of ± 1 nm.

また、記録及び／又は再生装置では、図３８に示すように、このようなアクチュエータ６４を搭載する光学ヘッド６０を用いる場合、上記ディスクドライブ装置７０のスピンドルモータ７１に代わって、光記録媒体１００が載置されるステージ７７ａを光記録媒体と平行な面内で互いに直交する２方向に移動させるアクチュエータ７７を移動手段として備えた構成とする。なお、このアクチュエータ７７には、ＰＺＴアクチュエータ、ボイスコイルモータ、ステッピングモータ等を用いることができる。   In the recording and / or reproducing apparatus, as shown in FIG. 38, when an optical head 60 equipped with such an actuator 64 is used, an optical recording medium 100 is used instead of the spindle motor 71 of the disk drive apparatus 70. An actuator 77 that moves the stage 77a to be mounted in two directions orthogonal to each other in a plane parallel to the optical recording medium is provided as a moving unit. The actuator 77 can be a PZT actuator, a voice coil motor, a stepping motor, or the like.

この場合、光記録媒体１００が載置されたステージ７７ａがアクチュエータ７７により面内方向に移動操作されることによって、この光記録媒体１００上を光学ヘッド６０が走査しながら、光記録媒体１００に対する信号の再生が行われる（光学ヘッド６０を用いた信号の再生方法については同様であることから、以下説明を省略する。）。   In this case, the stage 77a on which the optical recording medium 100 is placed is moved in the in-plane direction by the actuator 77, so that the optical head 60 scans the optical recording medium 100 while the optical head 60 scans the signal. (Since the signal reproduction method using the optical head 60 is the same, the description thereof will be omitted below).

また、上記光学ヘッド６０は、近接場光を利用した試料の観察を行う近接場光学顕微鏡装置に使用することも可能である。すなわち、この近接場光学顕微鏡装置は、上記ディスクドライブ装置７０とほぼ同様の構成及び原理を用いて、試料の表面を光学ヘッド６０が走査しながら、レンズ体２に埋め込まれたプローブ３と、試料表面との電磁相互作用による光の微弱な位相変化を検出することで試料の観察を行う。すなわち、同一光源から出射されたレーザ光を検出光Ｌ_１と参照光Ｌ_２とに分岐して光学素子１に入射し、その出射面２ａに２つのスポットＳ_１，Ｓ_２を形成する。そして、検出光Ｌ_１のスポットＳ_１に対応する位置にプローブ３を配置し、これら検出光Ｌ_１と参照光Ｌ_２との試料表面からの戻り光の位相差干渉効果を用いて検出することで、プローブ３の先端部３ａの大きさに応じた解像度で試料の観察が行われる。 The optical head 60 can also be used in a near-field optical microscope apparatus that observes a sample using near-field light. That is, the near-field optical microscope apparatus uses the configuration and principle almost the same as those of the disk drive apparatus 70, and the probe 3 embedded in the lens body 2 while the optical head 60 scans the surface of the sample, and the sample The specimen is observed by detecting a faint phase change of light due to electromagnetic interaction with the surface. That is, the laser light emitted from the same light source is branched into the detection light L ₁ and the reference light L ₂ and enters the optical element 1, and two spots S ₁ and S ₂ are formed on the emission surface 2 a. Then, the probe 3 is arranged at a position corresponding to the spot S ₁ of the detection light L _1, is detected using a phase difference interference effect of the return light from the sample surface and the reference light L ₂ with these detection light L ₁ that Thus, the sample is observed with a resolution corresponding to the size of the tip 3a of the probe 3.

以上のように、本発明を適用した光学素子１では、プローブ３のレンズ体２の出射面２ａに臨む先端部３ａが当該レンズ体２の出射面２ａに集光される光ビームのスポットよりも小となることから、当該光ビームのスポットよりも微小なマークを検出することが可能である。具体的には、プローブ３先端部３ａの微細化を進めることによって、数〜数１０ナノメータオーダのマークを検出することが可能である。   As described above, in the optical element 1 to which the present invention is applied, the distal end portion 3a facing the emission surface 2a of the lens body 2 of the probe 3 is more than the spot of the light beam condensed on the emission surface 2a of the lens body 2. Since it becomes small, it is possible to detect a mark smaller than the spot of the light beam. Specifically, it is possible to detect marks on the order of several to several tens of nanometers by advancing miniaturization of the probe 3 tip 3a.

また、プローブ３は、互いの接合面４ａ，５ａを突き合わせて接合される第１のレンズ素子４と第２のレンズ素子５との何れか一方の接合面４ａ，５ｂにパターン形成されることで、この接合面４ａ，５ａと直交する光ビームの出射面２ａに臨む当該プローブ３の先端部３ａを光軸方向に長尺且つ微細な形状とすることが可能である。   In addition, the probe 3 is formed by patterning on one of the joint surfaces 4a and 5b of the first lens element 4 and the second lens element 5 which are joined by abutting the joint surfaces 4a and 5a. The distal end portion 3a of the probe 3 facing the light beam emission surface 2a orthogonal to the joint surfaces 4a and 5a can be formed into a long and fine shape in the optical axis direction.

また、プローブ３の微細化は、薄膜形成技術や電子線リソグラフィ技術等を用いることによって、プローブ３の先端部３ａの大きさ（幅、厚さ）を数〜数１０ナノメータオーダで制御可能なことから、容易且つ再現性よく達成することができる。一方、プローブ３の先端部３ａは、幅をナノメータオーダとしたまま、長さを数〜数１００μｍ程度に極めて長く形成することが可能である。   Further, the miniaturization of the probe 3 can control the size (width, thickness) of the tip 3a of the probe 3 on the order of several to several tens of nanometers by using a thin film formation technique, an electron beam lithography technique, or the like. Therefore, it can be achieved easily and with good reproducibility. On the other hand, the distal end portion 3a of the probe 3 can be formed to be extremely long to several to several hundreds μm with the width being in the order of nanometers.

したがって、この光学素子１では、プローブ３の先端部３ａの摩耗による影響を受けることなく、高分解能での検出が可能となり、信頼性を大幅に向上させることが可能である。   Therefore, in this optical element 1, detection with high resolution is possible without being affected by the wear of the tip 3a of the probe 3, and the reliability can be greatly improved.

また、本発明を適用した光学素子１の製造方法では、レンズ体２の出射面２ａに集光される光ビームのスポットよりも微小なマークを検出し得ると共に、プローブ３の先端部３ａの摩耗による影響を受けることなく、高分解能での検出が可能な信頼性の高い上記光学素子１を容易且つ再現性に優れた方法で一括作製することが可能である。   Further, in the method of manufacturing the optical element 1 to which the present invention is applied, it is possible to detect a mark that is smaller than the spot of the light beam collected on the exit surface 2 a of the lens body 2 and wear the tip 3 a of the probe 3. The above-described highly reliable optical element 1 that can be detected with high resolution without being influenced by the above can be easily manufactured in a batch with a method having excellent reproducibility.

また、本発明を適用した光学ヘッド６０では、そのような光学素子１を搭載することで、煩雑なサーボ機構が不要となり、近接場光を用いた検出を高感度且つ高速に行うことが可能である。   Further, in the optical head 60 to which the present invention is applied, by mounting such an optical element 1, a complicated servo mechanism is not required, and detection using near-field light can be performed with high sensitivity and high speed. is there.

また、本発明を適用したディスクドライブ装置７０等の記録及び／又は再生装置では、そのような光学ヘッド６０を用いることで、光記録媒体に対する信号の記録及び／又は再生を高密度に行うことが可能である。   Further, in the recording and / or reproducing apparatus such as the disk drive device 70 to which the present invention is applied, by using such an optical head 60, signal recording and / or reproducing with respect to the optical recording medium can be performed with high density. Is possible.

また、本発明を適用した光学顕微鏡装置では、そのような光学ヘッド６０を用いることで、試料に対する観察を高分解能で行うことが可能である。   Further, in the optical microscope apparatus to which the present invention is applied, it is possible to observe the sample with high resolution by using such an optical head 60.

なお、本発明は、上述したＳＩＬのような光学素子１に限らず、例えば図３９に示すようなＳｕｐｅｒ−ＳＩＬと呼ばれる超半球のレンズからなる光学素子や、図４０に示すようなＳＩＭと呼ばれる半球レンズ又は超半球レンズに反射膜が形成された光学素子にも適用可能である。   The present invention is not limited to the optical element 1 such as the SIL described above, but is called an optical element composed of a super hemispherical lens called Super-SIL as shown in FIG. 39 or a SIM as shown in FIG. The present invention can also be applied to an optical element in which a reflective film is formed on a hemispherical lens or a super hemispherical lens.

また、本発明では、上述した光記録媒体１００として、凹凸ピットにより情報が記録されている光ディスクだけでなく、相変化型の光ディスクにおいても、記録マークを検出することが可能である。相変化型の光ディスクでは、例えばＧｅＳｂＴｅなどの相変化材料により形成された信号記録層に対して、光熱記録により、反射率の異なる記録マークが形成される。相変化型の光ディスクにおける反射率の違いは、上記電気感磁率χの違いを意味している。したがって、本発明では、相変化型の光ディスクに形成された微小ピット長の記録マークを検出することが可能である。   In the present invention, the recording mark can be detected not only on the optical disc on which information is recorded by the concave and convex pits but also on the phase change type optical disc as the optical recording medium 100 described above. In a phase change type optical disc, recording marks having different reflectivities are formed by photothermal recording on a signal recording layer formed of a phase change material such as GeSbTe. The difference in reflectance in the phase change type optical disk means the difference in the above-mentioned electric magnetic sensitivity χ. Therefore, in the present invention, it is possible to detect a recording mark having a minute pit length formed on a phase change type optical disc.

同様に、導電体をパーマロイのような高透磁率の材料、または鉄のような強磁性体を用いることによって、光磁気あるいは磁気記録媒体の微少磁区を検出することが可能である。例えば、パーマロイをスライダの下面に配し、これに高周波電流を流し、発生した局部微少磁界が光ディスク上の上向き磁区と下向き磁区とにより、ごく僅か磁界分布に変化を生ずる。この磁界分布の変化は、光との相互作用により光の位相の変化となって検出される。   Similarly, by using a high magnetic permeability material such as permalloy or a ferromagnetic material such as iron as the conductor, it is possible to detect the micromagnetic domain of the magneto-optical or magnetic recording medium. For example, a permalloy is disposed on the lower surface of the slider, a high-frequency current is passed through the slider, and the generated local minute magnetic field causes a slight change in the magnetic field distribution due to the upward magnetic domain and the downward magnetic domain on the optical disk. This change in the magnetic field distribution is detected as a change in the phase of the light due to the interaction with the light.

本発明を適用した光学素子の一構成例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows one structural example of the optical element to which this invention is applied. 上記光学素子の出射面を示す端面図である。It is an end view which shows the output surface of the said optical element. 上記光学素子の出射面を拡大して示す要部端面図である。It is a principal part end elevation which expands and shows the output surface of the said optical element. 上記光学素子のプローブ形状を示す端面図である。It is an end view which shows the probe shape of the said optical element. 図４中に示す光学素子を拡大して示す要部端面図である。It is a principal part end elevation which expands and shows the optical element shown in FIG. 上記光学素子の製造方法を説明するための図であり、第１のガラス基板を示す断面図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the said optical element, and is sectional drawing which shows a 1st glass substrate. 上記光学素子の製造方法を説明するための図であり、第１のガラス基板上にプローブとなる薄膜が形成された状態を示す断面図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the said optical element, and is sectional drawing which shows the state in which the thin film used as a probe was formed on the 1st glass substrate. 上記光学素子の製造方法を説明するための図であり、薄膜上にレジストが塗布された状態を示す断面図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the said optical element, and is sectional drawing which shows the state by which the resist was apply | coated on the thin film. 上記光学素子の製造方法を説明するための図であり、薄膜上にレジストマスクが形成された状態を示す断面図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the said optical element, and is sectional drawing which shows the state in which the resist mask was formed on the thin film. 上記光学素子の製造方法を説明するための図であり、レンジストマスクを用いて薄膜がエッチングされた状態を示す断面図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the said optical element, and is sectional drawing which shows the state by which the thin film was etched using the range mask. 上記光学素子の製造方法を説明するための図であり、第１のガラス基板上にプローブが形成された状態を示す断面図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the said optical element, and is sectional drawing which shows the state in which the probe was formed on the 1st glass substrate. 上記光学素子の製造方法を説明するための図であり、第１のガラス基板が分割された状態を示す平面図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the said optical element, and is a top view which shows the state by which the 1st glass substrate was divided | segmented. 上記光学素子の製造方法を説明するための図であり、分割された第１のガラス基板を示す斜視図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the said optical element, and is a perspective view which shows the divided | segmented 1st glass substrate. 上記光学素子の製造方法を説明するための図であり、第１のガラス基板と第２のガラス基板とが接合されたガラスブロックが形成された状態を示す斜視図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the said optical element, and is a perspective view which shows the state in which the glass block to which the 1st glass substrate and the 2nd glass substrate were joined was formed. 上記光学素子の製造方法を説明するための図であり、円柱状のガラスブロックが形成された状態を示す斜視図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the said optical element, and is a perspective view which shows the state in which the cylindrical glass block was formed. 上記光学素子の製造方法を説明するための図であり、ガラスブロックを球状のレンズ体に分割する状態を示す断面図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the said optical element, and is sectional drawing which shows the state which divides | segments a glass block into a spherical lens body. 上記光学素子の製造方法を説明するための図であり、球状のレンズ体に対して球面研磨加工を行う状態を示す側面図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the said optical element, and is a side view which shows the state which performs spherical polishing process with respect to a spherical lens body. 上記光学素子の製造方法を説明するための図であり、球状のレンズ体に対して平面研磨加工を行う状態を示す断面図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the said optical element, and is sectional drawing which shows the state which performs a plane grinding | polishing process with respect to a spherical lens body. 上記光学素子の製造方法を説明するための図であり、半球状のレンズ体に対して仕上げ研磨加工を行う状態を示す断面図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the said optical element, and is sectional drawing which shows the state which performs a final polishing process with respect to a hemispherical lens body. 複数のプローブが形成された光学素子を示す端面図である。It is an end view which shows the optical element in which the some probe was formed. 図２０中に示す光学素子を拡大して示す要部端面図である。It is a principal part end elevation which expands and shows the optical element shown in FIG. 複数のプローブが同一面内に形成された光学素子の出射面を示す端面図である。It is an end view which shows the output surface of the optical element in which the some probe was formed in the same surface. 図２２中に示す光学素子を拡大して示す要部端面図である。It is a principal part end elevation which expands and shows the optical element shown in FIG. 複数のプローブが異なる面内に形成された光学素子の出射面を示す端面図である。It is an end view which shows the output surface of the optical element in which the some probe was formed in a different surface. 図２４中に示す光学素子を拡大して示す要部端面図である。It is a principal part end elevation which expands and shows the optical element shown in FIG. 再生用プローブ及び記録用プローブが形成された光学素子を示す端面図である。It is an end view which shows the optical element in which the reproduction | regeneration probe and the recording probe were formed. 図２６中に示す光学素子を拡大して示す要部端面図である。It is a principal part end elevation which expands and shows the optical element shown in FIG. 複数のプローブに１本の電極が接続された光学素子を示す端面図である。It is an end view which shows the optical element with which one electrode was connected to the some probe. 複数のプローブ毎に電極が接続された光学素子を示す端面図である。It is an end view which shows the optical element to which the electrode was connected for every some probe. 出射面に突部が形成された光学素子を示す端面図である。It is an end view which shows the optical element in which the protrusion part was formed in the output surface. 図３０中に示す光学素子を拡大して示す端面図である。It is an end elevation which expands and shows the optical element shown in FIG. 光学素子の許容チルト角とパッド面の直径との関係を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the relationship between the allowable tilt angle of an optical element, and the diameter of a pad surface. 本発明を適用した光学ヘッドの一構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one structural example of the optical head to which this invention is applied. 上記光学ヘッドの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the said optical head. 図３４に示す光学ヘッドを用いたディスクドライブ装置の構成を示す模式図である。FIG. 35 is a schematic diagram showing a configuration of a disk drive device using the optical head shown in FIG. 34. 上記ディスクドライブ装置の再生動作を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating reproduction | regeneration operation | movement of the said disk drive apparatus. 本発明を適用した光学ヘッドの別の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another structural example of the optical head to which this invention is applied. 図３７に示す光学ヘッドを用いたディスクドライブ装置の構成を示す模式図である。FIG. 38 is a schematic diagram showing a configuration of a disk drive device using the optical head shown in FIG. 37. Ｓｕｐｅｒ−ＳＩＬを構成するレンズ素子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the lens element which comprises Super-SIL. ＳＩＭを構成するレンズ素子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the lens element which comprises SIM.

符号の説明Explanation of symbols

１ レンズ素子、２ レンズ体、２ａ 出射面、３ プローブ、３ａ 先端部、４ 第１のレンズ素子、５ 第２のレンズ素子、６ 中間層、２０ 第１のガラス基板、２３ 第２のガラス基板、２４ ガラスブロック、４０ 電極、６０ 光学ヘッド、７０ ディスクドライブ装置、１００ 光記録媒体   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lens element 2 Lens body 2a Outgoing surface 3 Probe 3a Tip part 4 1st lens element 5 2nd lens element 6 Intermediate layer 20 First glass substrate 23 Second glass substrate , 24 glass block, 40 electrodes, 60 optical head, 70 disk drive device, 100 optical recording medium

Claims (9)

第１の光学ガラスの一主面上にプローブとなる膜を成膜した後に、各光学素子に対応した複数のプローブをリソグラフィ技術によりパターン形成するプローブ形成工程と、
上記複数のプローブが形成された第１の光学ガラスと、この第１の光学ガラスと同質の第２の光学ガラスとを互いに突き合わされて接合される接合面の間に当該プローブが位置するように接合し、接合一体化された光学ガラスブロックを形成するブロック形成工程と、
上記光学ガラスブロックに対して球面研磨加工を施すことによって、各光学素子毎に分割された球状のレンズ体を形成する球面研磨工程と、
上記球状のレンズ体に対して平面研磨加工を施すことによって、接合面と直交する面を上記プローブの先端部が臨む位置まで平坦化し、この面を集光された光ビームの出射面とする半球状又は超半球状のレンズ体を形成する平面研磨工程とを有する光学素子の製造方法。 A probe forming step of patterning a plurality of probes corresponding to each optical element by a lithography technique after forming a film to be a probe on one main surface of the first optical glass;
The first optical glass on which the plurality of probes are formed and the second optical glass of the same quality as the first optical glass are positioned so as to be positioned between the joint surfaces that are brought into contact with each other. A block forming step of bonding and forming an integrated optical glass block;
A spherical polishing step for forming a spherical lens body divided for each optical element by applying a spherical polishing process to the optical glass block;
A hemisphere having a surface that is orthogonal to the bonding surface is flattened to a position where the tip of the probe faces, and that this surface is used as the exit surface of the focused light beam by subjecting the spherical lens body to surface polishing. A method of manufacturing an optical element comprising a planar polishing step of forming a lens body having a shape or a super hemisphere. 近接場光を利用して光記録媒体に対する信号の記録及び／又は再生を行う記録及び／又は再生装置において、
光ビームを出射する光源と、
上記光記録媒体に近接した状態で対向配置され、上記光源から出射された光ビームを集光させて上記光記録媒体の信号記録面に照射する光学ヘッドと、
上記光記録媒体の信号記録面で反射された光ビームの光強度の変化を検出する光強度検出手段とを備え、
上記光学ヘッドは、上記光源から出射された光ビームを集光させる対物レンズと、
上記対物レンズにより集光される光ビームの光路中に配置された光学素子と、
上記対物レンズ及び上記光学素子を支持する支持体とを備え、
上記光学素子は、第１のレンズ素子と第２のレンズ素子とが互いの接合面を突き合わせて接合されると共に、この接合面と直交する面を上記対物レンズにより集光された光ビームの出射面とするレンズ体と、
上記第１のレンズ素子と上記第２のレンズ素子との間に配置されると共に、上記レンズ体の出射面に臨む先端部が当該レンズ体の出射面に集光される光ビームのスポットよりも小となるプローブとを備えることを特徴する記録及び／又は再生装置。 In a recording and / or reproducing apparatus for recording and / or reproducing a signal with respect to an optical recording medium using near-field light,
A light source that emits a light beam;
An optical head disposed opposite to the optical recording medium and condensing the light beam emitted from the light source and irradiating the signal recording surface of the optical recording medium;
A light intensity detecting means for detecting a change in light intensity of the light beam reflected by the signal recording surface of the optical recording medium,
The optical head includes an objective lens that collects the light beam emitted from the light source;
An optical element disposed in an optical path of a light beam condensed by the objective lens;
A support for supporting the objective lens and the optical element;
In the optical element, the first lens element and the second lens element are joined by abutting their joint surfaces, and a light beam condensed by the objective lens on a surface orthogonal to the joint surface is emitted. A lens body as a surface;
More than the spot of the light beam that is disposed between the first lens element and the second lens element and that has a leading end facing the exit surface of the lens body that is focused on the exit surface of the lens body. A recording and / or reproducing apparatus comprising a probe that is small. 上記光記録媒体を回転駆動する回転駆動手段を備え、
上記支持体は、上記回転駆動手段により回転駆動される上記光記録媒体の信号記録面上を浮上するスライダであることを特徴とする請求項２記載の記録及び／又は再生装置。 A rotation driving means for rotating the optical recording medium;
3. The recording and / or reproducing apparatus according to claim 2 , wherein the support is a slider that floats on the signal recording surface of the optical recording medium that is rotationally driven by the rotational driving means. 上記光強度検出手段により検出された光強度の変化に基づいて、上記光記録媒体と上記光学ヘッドとの間の距離を測定する測定手段と、
上記測定手段の測定結果に基づいて、上記光学ヘッドを光軸方向に変位駆動するヘッド駆動手段とを備えることを特徴とする請求項２記載の記録及び／又は再生装置。 Measurement means for measuring a distance between the optical recording medium and the optical head based on a change in light intensity detected by the light intensity detection means;
3. The recording and / or reproducing apparatus according to claim 2, further comprising head driving means for driving the optical head to be displaced in the optical axis direction based on the measurement result of the measuring means. 上記光記録媒体を面内方向に移動させる移動手段を備えることを特徴とする請求項２記載の記録及び／又は再生装置。 3. The recording and / or reproducing apparatus according to claim 2, further comprising moving means for moving the optical recording medium in an in-plane direction. 近接場光を利用して試料の観察を行う光学顕微鏡装置において、
光ビームを出射する光源と、
上記試料と近接した状態で対向配置され、上記光源から出射された光ビームを集光させて上記試料の表面に照射する光学ヘッドと、
上記試料の表面で反射された光ビームの光強度の変化を検出する光強度検出手段とを備え、
上記光学ヘッドは、上記光源から出射された光ビームを集光させる対物レンズと、
上記対物レンズにより集光される光ビームの光路中に配置された光学素子と、
上記対物レンズ及び上記光学素子を支持する支持体とを備え、
上記光学素子は、第１のレンズ素子と第２のレンズ素子とが互いの接合面を突き合わせて接合されると共に、この接合面と直交する面を上記対物レンズにより集光された光ビームの出射面とするレンズ体と、
上記第１のレンズ素子と上記第２のレンズ素子との間に配置されると共に、上記レンズ体の出射面に臨む先端部が当該レンズ体の出射面に集光される光ビームのスポットよりも小となるプローブとを備えることを特徴する光学顕微鏡装置。 In an optical microscope apparatus that observes a sample using near-field light,
A light source that emits a light beam;
An optical head that is arranged opposite to the sample and condenses the light beam emitted from the light source and irradiates the surface of the sample;
A light intensity detecting means for detecting a change in light intensity of the light beam reflected by the surface of the sample,
The optical head includes an objective lens that collects the light beam emitted from the light source;
An optical element disposed in an optical path of a light beam condensed by the objective lens;
A support for supporting the objective lens and the optical element;
In the optical element, the first lens element and the second lens element are joined by abutting their joint surfaces, and a light beam condensed by the objective lens on a surface orthogonal to the joint surface is emitted. A lens body as a surface;
More than the spot of the light beam that is disposed between the first lens element and the second lens element and that has a leading end facing the exit surface of the lens body that is focused on the exit surface of the lens body. An optical microscope apparatus comprising a small probe. 上記試料を回転駆動する回転駆動手段を備え、
上記支持体は、上記回転駆動手段により回転駆動される上記試料の表面上を浮上するスライダであることを特徴とする請求項６記載の光学顕微鏡装置。 A rotation driving means for rotating the sample;
7. The optical microscope apparatus according to claim 6 , wherein the support is a slider that floats on the surface of the sample that is rotationally driven by the rotational driving means. 上記光強度検出手段により検出された光強度の変化に基づいて、上記試料と上記光学ヘッドとの間の距離を測定する測定手段と、
上記測定手段の測定結果に基づいて、上記光学ヘッドを光軸方向に変位駆動するヘッド駆動手段とを備えることを特徴とする請求項６記載の光学顕微鏡装置。 Measurement means for measuring a distance between the sample and the optical head based on a change in light intensity detected by the light intensity detection means;
The optical microscope apparatus according to claim 6, further comprising: a head driving unit that drives the optical head to be displaced in the optical axis direction based on a measurement result of the measuring unit. 上記試料を面内方向に移動させる移動手段を備えることを特徴とする請求項６記載の光学顕微鏡装置。 The optical microscope apparatus according to claim 6, further comprising a moving unit that moves the sample in an in-plane direction.

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